飞行原理-08-v3.0.ppt

飞行原理/CAFUC,,,,特殊飞行,第八章,第八章 第 页,2,本章主要内容,飞行原理/CAFUC,8.1 失速与螺旋 8.2 在扰动气流中的飞行 8.3 在积冰条件下的飞行 8.4 低空风切变 8.5 “吃气流” 8.6 飞机的操纵限制速度 8.7 空中一台发动机失效后的飞行,飞行原理/CAFUC,8.1 失速与螺旋,第八章 第 页,4,失速与螺旋关系到飞行安全，飞行员应该清楚所飞飞机的失速性能，这样才能防止飞机进入失速和螺旋如果飞机误进入失速与螺旋，也才能正确及时地改出，以保证飞行安全第八章 第 页,5,8.1.1 失速,飞机失速的产生,中小迎角时,气流分离不明显第八章 第 页,6,随迎角增加，上翼面气流分离现象逐渐发展迎角超过临界迎角后，上翼面产生强烈的气流分离失速是指飞机迎角超过临角迎角,不能保持正常飞行的现象失速的定义,第八章 第 页,7,失速产生的根本原因是飞机的迎角超过临界迎角●失速的根本原因,第八章 第 页,8,●失速后飞机的表现,飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、机头下沉等现象。

第八章 第 页,9,●可能导致失速的多种原因,根本原因:迎角大于临界迎角,第八章 第 页,10,失速警告,自然失速警告 人工失速警告,第八章 第 页,11,自然失速(气动)警告,机翼升力产生周期性变化以致飞机抖动，同时，驾驶杆和脚蹬也产生抖动第八章 第 页,12,人工失速警告,轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发失速警告喇叭、失速警告灯附图 中小迎角时的迎角传感器,第八章 第 页,13,附图 大迎角时的迎角传感器,轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发失速警告喇叭、失速警告灯第八章 第 页,14,●TB20的风标式失速传感器,第八章 第 页,15,大型运输机采用更为精确的迎角探测装置用于触发振杆器和自动顶杆装置高精确度迎角传感器,第八章 第 页,16,失速速度,飞机刚进入失速时的速度，称为失速速度VS根据升力公式:,TAS为:,第八章 第 页,17,失速时,升力系数达到最大值CLmax,所以失速速度VS可表示为:,在上式中,如果飞机的构型不变,则只有VS和Lift是变量,所以可以得到:,失速速度正比于升力的大小。

失速速度,第八章 第 页,18,所以失速速度VS可表示为:,在平飞时,过载ny=1,所以平飞时的失速速度VS平为:,升力可表示为:,失速速度,第八章 第 页,19,所以失速速度VS最终可表示为:,不同的飞行状态时过载ny是不同的:,平飞时， ny=1; 直线上升或下降时，ny1,失速速度,第八章 第 页,20,●盘旋的失速速度,盘旋时的受力,第八章 第 页,21,●盘旋坡度与过载的关系,坡度越大过载越大第八章 第 页,22,●过载与失速速度的关系,过载越大失速速度越大,飞机越易失速第八章 第 页,23,●失速可能在任何速度发生,第八章 第 页,24,●失速速度与气压高度的关系,高度增加，失速速度的真空速会增加第八章 第 页,25,飞机重量增加，失速速度增大 放下襟翼等增升装置，飞机的最大升力系数增大，失速速度相应减小 不同飞行状态下的失速速度是平飞失速速度的 倍飞机在水平转弯或盘旋中，随着坡度的增大，载荷因数增大，对应的失速速度也增大不同坡度盘旋对应的载荷因素,●失速速度的影响因素小结,第八章 第 页,26,●Cessna172 VS,,第八章 第 页,27,失速的改出,飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、机头下沉等现象。

第八章 第 页,28,●失速的改出方法,飞机的失速是由于迎角超过临界迎角因此，不论在什么飞行状态，只要判明飞机进入了失速，都要及时向前推杆减小迎角，当飞机迎角减小到小于临界迎角后（一般以飞行速度大于1.3VS为准），柔和拉杆改出在推杆减小迎角的同时，还应注意蹬平舵，以防止飞机产生倾斜而进行螺旋第八章 第 页,29,注意：从俯冲中改出时机很重要改出时机应以速度为准，而不能以姿态为准，以避免二次失速第八章 第 页,30,●无功率失速的进入与改出,蹬平舵避免倾斜,第八章 第 页,31,大迎角下，推力的垂直方向分量达到了增加升力的效果，可以减小失速速度推力,推力垂直分量,相对气流,●有功率失速,第八章 第 页,32,●有功率失速的进入与改出,第八章 第 页,33,●高平尾飞机与深失速,高平尾飞机进入失速后不易改出第八章 第 页,34,●鸭式布局飞机与失速,鸭式飞机没有平尾，而以前翼代替第八章 第 页,35,,,,,CG,CP,鸭式飞机的前翼和机翼均产生正升力●鸭式布局飞机与失速,,,第八章 第 页,36,●鸭式布局飞机与失速,通常情况下,这种布局飞机不易失速;但剧烈机动时其可能进入无法改出的失速状态。

第八章 第 页,37,,重心靠前，失速速度增加，但飞机也较容易改出失速●重心位置对失速的影响,,,,,,平尾负升力增加, 飞机总升力减少, 总升力系数减少第八章 第 页,38,●机翼平面形状对失速的影响,翼根先失速更有利第八章 第 页,39,使翼根先失速的措施,翼根处翼弦与纵轴的夹角通常大于翼尖处第八章 第 页,40,,,Stall Strip,使翼根先失速的措施,第八章 第 页,41,Stall Strip对升力特性的影响,前缘半径减小，临界迎角减小 正常迎角下升力特性基本不变,第八章 第 页,42,涡流发生器可以改善失速特性,第八章 第 页,43,涡流发生器,第八章 第 页,44,涡流发生器的工作原理,第八章 第 页,45,8.1.2 螺旋(尾旋),螺旋是指飞机失速后，产生的一种急剧滚转和偏转的运动，飞机机头朝下，绕空中某一垂直轴，沿半径很小和很陡的螺旋线急剧下降的飞行状态第八章 第 页,46,螺旋产生的原因,机翼自转:当迎角超过临界迎角，只要飞机受一点扰动而获得一个初始角速度开始滚转，下沉机翼迎角大,升力小而上扬机翼迎角小,升力大,加剧飞机的滚转趋势,飞机就会以更大的滚转角速度绕纵轴自动旋转。

螺旋是飞机超过临界迎界后机翼自转所产生的第八章 第 页,47,●机翼自转的原因,,失速后上扬一侧机翼的升力系数比下沉侧的更大而阻力系数更小第八章 第 页,48,飞机进入自转后，两翼迎角不等，下沉侧机翼迎角大阻力大，上扬侧机翼迎角小阻力小，阻力差促使飞机绕立轴向自转方向急剧偏转●螺旋时飞机的受力及其运动,第八章 第 页,49,升力不仅降低且方向随着机翼的自转不断倾斜，飞机迅速掉高度，运动轨迹由水平方向趋于铅垂方向升力起向心力作用，飞机作小半径的圆周运动在螺旋中，飞机会绕三个机体轴旋转●螺旋时飞机的受力及其运动,第八章 第 页,50,螺旋的三个阶段,初始螺旋螺旋的形成螺旋的改出,第八章 第 页,51,,螺旋的改出,首先蹬反舵制止飞机旋转，紧接着推杆迅速减小迎角，使之小于临界迎角；当飞机停止旋转，收平两舵，保持飞机不带侧滑；然后在俯冲中积累到规定速度时，拉杆改出，恢复正常飞行第八章 第 页,52,●Saab T-17 Supporter失速后螺旋坠地,第八章 第 页,53,本章主要内容,飞行原理/CAFUC,8.1 失速与螺旋 8.2 在扰动气流中的飞行 8.3 在积冰条件下的飞行 8.4 低空风切变 8.5 “吃气流” 8.6 飞机的操纵限制速度 8.7 空中一台发动机失效后的飞行,飞行原理/CAFUC,扰动气流是指气流的速度大小和方向都不稳定。

飞机在扰动气流中飞行，会产生颠簸、摇晃、摆动以及局部抖动等现象8.2 在扰动气流中的飞行,第八章 第 页,55,,,,V,水平阵风形成的颠簸,水平阵风导致空速改变，升力改变，从而形成颠簸8.2.1 颠簸的形成,第八章 第 页,56,,,,V,垂直阵风形成的颠簸,垂直阵风导致迎角和空速都发生改变，升力改变，从而形成颠簸垂直阵风是引起颠簸的主要因素第八章 第 页,57,8.2.2 阵风载荷因数和颠簸强度等级的区分,,,,,,阵风载荷因数ny,水平阵风作用下的载荷因数,水平阵风作用下的载荷因数：,载荷因数变化量：,第八章 第 页,58,,,,,,垂直阵风作用下的载荷因数,垂直阵风作用下的载荷因数：,载荷因数的变化量：,第八章 第 页,59,,,,,,阵风载荷因数ny的使用公式,实际飞行中，垂直阵风载荷因数及其载荷因数变化量使用下式：,第八章 第 页,60,1)垂直阵风强度 垂直阵风强度↑，载荷因数↑2)飞行速度 飞行速度↑，载荷因数↑3)空气密度 高度高，空气密度↓ ，载荷因数↓4)翼载荷 翼载荷↑，载荷因数↓5)升力系数曲线斜率 升力系数曲线斜率↑，载荷因数↑,,●阵风载荷因数ny的影响因素,第八章 第 页,61,飞机颠簸强度的等级,第八章 第 页,62,8.2.3 颠簸气流中的飞行特点,平飞最小与最大允许速度的变化,垂直阵风速度越大，在小速度端，飞机易失速，在大速度端易超载。

因此，随垂直阵风速度增大，飞机的平飞速度范围缩小第八章 第 页,63,飞行速度选择,极限阵风速度对应的飞行速度称为扰动气流中飞行的有利速度 (即AB两线交点所对应速度) 低于这一速度，失速危险增加，高于这一速度，超载危险增加通常这个速度会比正常巡航速度小最大飞行高度的限制,极限颠簸飞行的最大高度比平衡气流飞行的最大高度应低一些第八章 第 页,64,●穿越颠簸气流时的速度与发动机推力,737穿越颠簸气流的有利速度是IAS 280Kts/Ma.70,第八章 第 页,65,1)操纵应柔和,阵风载荷系数会增加飞机的总过载；2)不要急于修正,强颠簸条件下应断开自动驾驶仪，不要配平，使用阻尼器；3)较大颠簸气流中，柔和及时地修正；4)接近升限时，应绕开强上升气流；5)及时脱离中等强度的颠簸区；6)强颠簸区内应采用“半握盘式”操纵飞机扰动气流中的操纵特点,第八章 第 页,66,本章主要内容,飞行原理/CAFUC,8.1 失速与螺旋 8.2 在扰动气流中的飞行 8.3 在积冰条件下的飞行 8.4 低空风切变 8.5 “吃气流” 8.6 飞机的操纵限制速度 8.7 空中一台发动机失效后的飞行,飞行原理/CAFUC,8.3 在积冰条件下的飞行,空气动力性能降低 稳定性、操纵性变差 飞行性能下降 发动机工作不正常 飞行仪表指示不准确 风挡玻璃模糊,积冰的危害:,第八章 第 页,68,●积冰导致事故统计,第八章 第 页,69,飞行中，飞机的某些部位由于大气中冰晶体的沉积或水汽的直接凝华，或过冷水滴的冻结，出现霜或积有冰层的现象，称为飞机积冰。

本节主要研究积冰对飞行的影响，以及操纵特点第八章 第 页,70,●飞行中冰层的积累,第八章 第 页,71,●机翼下冰层,,,第八章 第 页,72,●机翼下冰层,,,第八章 第 页,。